Квантовая механика

14 декабря 1900 года в мире физики родилась принципиально новая теория, впоследствии выросшая
в невероятную для простого обывателя и не менее странную для физиков квантовую механику.
Уравнения фон Неймана, Гейзенберга и Шредингера известны даже школьникам, а сам Эйнштейн
называл некоторые проявления квантмеха «ужасным действием на расстоянии». Туннельный эффект,
квантовая телепортация, параллельные вселенные и принцип неопределенности — все это следствия
странной и ускальзывающей теории квантовой механики. Странной, но работающей.

Существует ли другая копия вас в параллельной Вселенной?

Параллельные вселенные

Одна из самых интересных для обсуждения и размышлений тем — идея того, что наша реальность, наша Вселенная, может быть не единственной версией, расписанием происходящих событий. Возможно, существуют другие вселенные, с другими версиями нас, другими историями и исходами событий, не такими, как у нас. Что касается физики, то с научной точки зрения эта тема тоже крайне интересна. Вот что на самом деле наука говорит о том, может ли это быть правдой или нет.

Читать далее

Ученые: Время существует лишь в наших головах

arrow_of_time

Прошлое. Настоящее. Будущее. Для физики это все одно и то же. Однако для вас, меня и всех остальных время движется только в одном направлении: от ожиданий к опыту и воспоминаниям. Эта линейность носит название оси времени (иногда называют стрелой времени), и некоторые физики считают, что движется она в одном направлении только для человека и других видов, способных воспринимать ее движение только таким образом.

Читать далее

Самый мощный в мире квантовый компьютер на самом деле не квантовый

d-wave-2x

В июле 2016 года компания Lockheed Martin увеличила производительность своего Центра квантовых вычислений (находится в Институте научной информации, США) за счет 1098 кубитов. Компания, занимающаяся разработкой систем безопасности и аэрокосмическими технологиями, вот уже в течение шести с половиной лет интересуется сферой квантовых вычислений. Оно и неудивительно. В ближайшие 20 лет эта технология обещает оказать серьезное влияние практически на все, что только можно, начиная от проектов академических исследований и заканчивая виртуальной кибербезопасностью.

Читать далее

Новое состояние кота Шредингера позволяет находиться сразу в двух местах одновременно

cat

Скорее всего, вы слышали о парадоксе кота Шредингера. Речь идет о гипотетическом коте внутри коробки, находящемся одновременно в двух состояниях — живым и мертвым — до тех пор, пока мы не откроем коробку, чтобы посмотреть. Это так называемая квантовая суперпозиция. Так вот, физики Йельского университета выяснили, как сохранить оба состояния кота сразу в двух коробках. О своей работе ученые поделились на страницах журнала Science.

Читать далее

11 удивительных вещей, которые произойдут до конца существования Вселенной

Конец вселенной

Ничто не вечно. И наша Вселенная, конечно, тоже умрет. Поговаривают, ее ждет вечное расширение и, в конце концов, смерть от энтропии. Вселенная увеличивается, и энтропия растет и будет расти, пока все, что нам дорого, не умрет. Но это сантименты, а мы люди ученые, поэтому нам интересно, как будет выглядеть конец Вселенной? Чем он будет сопровождаться? Не, ну любопытно же.

Читать далее

Можно ли применить квантовую запутанность для коммуникаций быстрее света?

Квантовая запутанность

В прошлом месяце миллиардер Юрий Мильнер и астрофизик Стивен Хокинг объявили о проекте Breakthrough Starshot: невероятно амбициозном плане отправить первый сделанный людьми космический аппарат в другую звездную систему в нашей галактике. Гигантский лазерный массив мог бы запустить аппарат размером с микрочип к другой звезде на скорости в 20% от световой. Но непонятно, как это небольшое устройство сможет связаться с нами через огромное межзвездное пространство. Как насчет квантовой запутанности? Можно ли применить ее для такой связи?

Читать далее

Физики предложили ИИ придумывать немыслимые квантовые эксперименты

ИИ

Ученые пытаются разгадать странную природу поведения квантовых частиц и с этой целью обратились к хитроумному программному обеспечению, чтобы оно придумывало немыслимые эксперименты. Квантовая физика бросает вызов человеческой интуиции — даже интуиции физика Марио Кренна из Венского университета. Ее противоречивое свойство усложняет задачу ученых придумывать эксперименты, которые способствуют исследованиям этой области. Но теперь, чтобы избежать подводных камней интуиции, Кренн и его коллеги разработали компьютерную программу, которая автоматически создает новые квантовые эксперименты, до которых сами физики додуматься не смогли бы.

Читать далее

Исследовать структуру времени физикам помогает квантовая механика и… философия

Время

Хотя в теории время можно делить на бесконечно малые интервалы, мельчайшим физически осмысленным интервалом времени считается планковское время, которое приблизительно равно 10-43 секунды. Этот конечный предел означает, что два события не могут быть разделены временем, которое будет меньше этого промежутка. Но теперь, в новой работе физики пришли к выводу, что кратчайший физически осмысленный интервал времени может быть на самом деле на несколько порядков больше времени Планка. Кроме того, физики продемонстрировали, что существование такого минимального времени изменяет базовые уравнения квантовой механики, и поскольку квантовая механика описывает все физические системы на мельчайших масштабах, это также изменяет и описание всех квантово-механических систем.

Читать далее

Забудьте про кота Шредингера: в новом квантовом парадоксе замешаны голуби

Голуби

В этом месяце в Трудах Национальной академии наук (PNAS) появилось исследование, в котором было представлено новое квантовое явление. Авторы назвали его «принципом квантовых голубей и ящиков». До этого открытия этот принцип был широко известен в традиционной науке как «принцип голубей и ящиков» (в английском языке), или как принцип Дирихле.

Читать далее

Как и свет, пространство-время может создавать радугу

Радуга

Когда белый свет проходит через призму, радуга на другом конце демонстрирует богатую палитру цветов. Теоретики физического факультета Варшавского университета показали, что в моделях Вселенной, использующих любую квантовую теорию гравитации, должны быть также своего рода «радуги», состоящие из разных версий пространства-времени. Этот механизм предсказывает, что вместо единого и общего пространства-времени частицы различных энергий должны ощущать слегка измененные его версии.

Читать далее

Физики предложили способ извлечь информацию из черной дыры

Черная дыра

Черные дыры получили свое название потому, что их гравитация настолько сильна, что удерживает даже свет. А раз свет не может покинуть черную дыру, то и информация, выходит, тоже — познакомьтесь с информационным парадоксом черной дыры. Как ни странно, физики проявили теоретическую ловкость рук и придумали способ извлечь соринку информации, упавшей в черную дыру. Их расчет затрагивает одну из крупнейших загадок в физике: каким образом вся информация, попавшая в черную дыру, утекает по мере «испарения» черной дыры. Считают, что это должно происходить, но как — никто не знает.

Читать далее

Четыре факта о квантовой физике, о которых не рассказывают профессора

Гарвард

Мы частенько говорим о квантовой физике, и многие из нас, если не все, в свое время напрягали мозги, силясь понять, что вообще происходит. Но что может быть еще более странным, чем эти странные и бесконечные интегралы вместе со сложнейшей математикой, которая развивалась десятилетиями?

Читать далее

Создан материал, позволяющий свету двигаться с бесконечно большой скоростью

8415139-13205591

Исследователи из Гарвардского университета заявили о создании способа управления светом на наноуровне, который может привести к созданию фотонных телекоммуникаций (вместо современных электронных). Как сообщается, команда исследователей разработала метаматериал из кремниевых опор, заключённых в полимер и обёрнутых золотой плёнкой, которая снижает коэффициент преломления до нуля. Говоря русским языком, это означает, что световая волна может проходить этот материал со скоростью, стремящейся к бесконечности, при этом не нарушая известные законы физики.

Читать далее

Квантовые технологии появятся на британских улицах уже через два года

Великобритания

Вы слышали о квантовой механике, а теперь пора знакомиться с квантовыми инженерами. Спустя десятки лет пребывания в лаборатории, квантовая наука постепенно превращается в технологию, которая будет влиять на вашу повседневную жизнь. Если этим амбициозным планам суждено сбыться, к 2020 году в Великобритании может появиться самый мощный квантовый компьютер в мире, безопасная квантовая сеть на всю страну и многочисленные квантовые отрасли.

Читать далее

Квантовая физика объяснит ваши странные поступки

Психология

В следующий раз, когда кто-то обвинит вас в принятии иррациональных решений, просто объясните, что повинуетесь законам квантовой физики. В психологии складывается новая тенденция, которая не только использует квантовую физику для объяснения человеческого (иногда) парадоксального мышления, но и может помочь ученым разрешить определенные противоречия в результатах предыдущих психологических исследований.

Читать далее

Шесть фактов о квантовой физике, которые должен знать каждый

Квантмех

Неподготовленного слушателя квантовая физика пугает с самого начала знакомства. Она странная и нелогичная, даже для физиков, которые имеют с ней дело каждый день. Но она не непонятная. Если вас интересует квантовая физика, на самом деле есть шесть ключевых понятий из нее, которые необходимо удерживать в уме. Нет, они мало связаны с квантовыми явлениями. И это не мысленные эксперименты. Просто намотайте их на ус, и квантовую физику будет намного проще понять.

Читать далее

Можно ли выявить параллельную Вселенную на квантовом уровне?

Параллельная вселенная

Может ли странное поведение квантовых частиц указывать на существование других параллельных вселенных? Этим вопросом около пяти лет назад задался Билл Пуарье, профессор химии Техасского университета. Правда, тогда Билл не догадывался, что по мере вникания в квантовую механику сложных молекул он свалится в кроличью нору и начнет искать свидетельства других параллельных миров, которые могут проявляться в нашем собственном на квантовом уровне.

Читать далее

Нужна ли квантовой гравитации теория струн?

Теория струн

«Я просто думаю, что в струнной теории произошло слишком много хороших вещей, чтобы она была совершенно неправильной. Люди не очень хорошо ее понимают, но я просто не верю в гигантский космический замысел, который создал эту невероятную вещь, и чтобы она не имела ничего общего с реальным миром», — сказал однажды Эдвард Уиттен.

Читать далее

Какова роль квантовых флуктуаций в происхождении Вселенной?

Вселенная

Данные, собранные телескопом Планка, подтвердили несомненную теорию квантового происхождения структуры Вселенной. Что именно произошло после рождения Вселенной? Почему сформировались звезды, планеты и гигантские галактики? На эти вопросы пытается ответить Вячеслав Муханов, космолог из Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене, эксперт в области теоретической космологии.

Читать далее

Ник Бостром: будет трагедия, если искусственный сверхинтеллект никогда не появится

Искусственный интеллект

Известный философ Ник Бостром считает, что будет «большая трагедия», если искусственный интеллект человеческого уровня никогда не будет разработан, хотя раньше этот человек предупреждал больше о катастрофических рисках для человечества, которыми грозит появление такой технологии.

Читать далее

Недостающая часть: почему найти квантовую теорию гравитации так сложно?

Математика

Использование математики в науке в целом и физике в частности часто описывается как язык, что рождает впечатление некоего секретного кода, который должен отпугнуть всяк сюда входящего, больше неприятность, чем необходимость. Здесь мы занимаемся не только наукой, но и ее популяризацией, а вы знаете, что для успешных продаж научных книг в них должно быть как можно меньше формул (старый анекдот, не так уж далек от истины). Но математика — это намного больше занудной базы формул и странных загогулин.

Читать далее

«Жуткое квантовое действие» может удерживать Вселенную от распада

Квантмех

Брайан Свингл был аспирантом, изучал физику веществ в Массачусетском технологическом институте, когда вдруг решил взять несколько уроков в теории струн, чтобы подкрепить свое образование — как он вспоминает, «потому что почему бы и нет?» — хотя никогда особо не интересовался этой областью. По мере углубления в детали Свингл начал подмечать неожиданные сходства подхода теории струн к физике черных дыр и квантовой гравитации с его собственной работой, в которой он использовал так называемые тензорные сети для прогнозирования свойств экзотических материалов.

Читать далее

Почему нас должны волновать квантовые компьютеры?

D-Wave

Даже если слово «квантовый» не пугает вас, квантовые компьютеры все еще остаются скорее причудливыми концепциями научной фантастики, нежели реальностью. Однако последние достижения в этой области предполагают, что эти безумно быстрые компьютеры могут появиться раньше, чем мы думаем. И у нас есть много причин волноваться по поводу их прибытия.

Читать далее

Будет ли у нас когда-нибудь «теория всего»?

Вселенная

Физики хотят найти единую теорию, которая описывает всю Вселенную, но для этого им придется решить сложнейшие проблемы в науке. Недавно вышедший фильм «Теория всего» рассказывает историю Стивена Хокинга, который стал всемирно известным физиком вопреки тому, что был прикован к инвалидной коляске с молодости. Фильм в основном про жизнь Хокинга и его отношения с женой, но все же находит немного времени, чтобы объяснить, на чем сделал карьеру Хокинг.

Читать далее

Если параллельные вселенные существуют, как найти доказательства?

Мультивселенная

Представьте себе физика, сидящего в клетке с ружьем, направленным прямо на его голову. Каждые несколько секунд измеряется направление спина случайной частицы в комнате. Если спин направлен в одну сторону, то ружье стреляет и физик умирает. Если же в другую, то раздается только звук щелчка и физик выживает. Получается, шансы на выживание физика — 50 на 50, верно?

Читать далее

9 самых странных следствий многомировой интерпретации

Многомировая интерпретация

Согласно многомировой интерпретации квантовой физики, мы живем в бесконечной сети альтернативных вселенных. Это серьезное заявление, которое несет определенные и крайне серьезные научные, философские и экзистенциальные последствия. Давайте рассмотрим десять из них.

Читать далее

«Запрещенные» квантовые скачки стали возможны благодаря пондеромоторной спектроскопии

Спектроскопия

Новое применение старого инструмента позволило ученым использовать свет для изучения и управления материей с разрешением и точностью, в 1000 раз превышающими ранее возможные. Физики Мичиганского университета продемонстрировали «пондеромоторную спектроскопию», продвинутую форму этой техники, которая родилась в 15 веке, когда Исаак Ньютон впервые показал, что белый свет, проходя через призму, разбивается на радугу.

Читать далее

В квантовом мире будущее влияет на прошлое

Часы

Эксперимент показал, что анализ прошлого и будущего квантовой системы «предсказывает» ее состояние более точно, чем просто анализ будущего. Сложно? Давайте разберемся. Мы настолько привыкли к детективным историям, что даже не замечаем, как автор играет со временем. Обычно убийство происходит до середины книги, но читателю видно только черное пятно, и, как правило, он узнает, что случилось, только на последней странице.

Читать далее

Существует ли другая версия вас в параллельной вселенной?

Параллельные вселенные

«Иди же, есть и другие миры кроме этих», — писал Стивен Кинг в «Темной башне». Одной из самых интересных тем для обсуждения является то, что наша реальность — наша Вселенная, как мы ее воспринимаем — может быть не единственной версией происходящего. Возможно, существуют другие Вселенные; возможно, и у них есть свои варианты, в которых происходят другие события и принимаются другие решения — своего рода мультивселенная.

Читать далее

Могут ли атомы быть в двух местах одновременно?

Квантовая запутанность

Можно ли одновременно забить гол и не попасть по воротам? В мире самых маленьких объектов — да: в соответствии с предсказаниями квантовой механики, микроскопические объекты могут выбирать разные пути одновременно. Мир же макроскопических объектов подчиняется другим правилам: футбольный мяч, например, всегда движется в определенном направлении. Но могут быть и лазейки. Физики из Университета Бонна создали эксперимент, который должен по возможности проверить это. Первый эксперимент покажет, могут ли атомы цезия выбирать два пути одновременно.

Читать далее